Support de cours: WSN Préparé par : Samir GHOUALI Année Universitaire : 2018/2019

2 Introduction (1/5)  Les réseaux de capteurs  Objets communicants  Intégrés dans une zone d’intérêt  But : surveillance de zones  Caractéristiques  Ad hoc  Multi sauts  Débit faible  Très forte autonomie Plateforme MICA2 Notre objectif : maximisation de la durée de vie Plateforme Aphycare RCSF pour Réseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks (WSNs) )

Rappels sur les réseaux sans fil utilisés Catégories des réseaux sans fil  Il existe plusieurs catégories de réseaux sans fil qui diffèrent par le périmètre géographique qu’ils couvrent ainsi que par les types d’applications supportées.

Les principaux problèmes des réseaux ad hoc, et les problématiques à gérer sont : absence d'infrastructure bande passante limitée perte de données perte de routes contraintes de consommation d'énergie sécurité limitée erreur de transmission interférences nœuds cachés autoconfiguration et détection d'adresses dupliquées

Un RCSF consiste en un nombre de capteurs connectés entre eux qui sont capables de sonder l’environnement dans lequel ils se trouvent et remonter l’information vers certains nœuds (Sink)

 La structure d'un RCSF comprend diverses topologies

Les réseaux de capteur sans fils Quelle est sont architecture ? Un réseau de capteur sans fils (WSN) est composé de :  Un ensemble de capteurs distribues ou localises.  Un réseau d'interconnexion.  Un point central appelé puits (Sink).  Un ensemble de ressources informatiques déployées sur le Sink. 9

Quels problèmes ? Surveillance de sites Stationnement Ville intelligente BAN Et tellement d’autres… Les réseaux de capteurs 03/12/ /30

Les réseaux de capteur sans fils WSNs Applications médicales Application environnementales applications industrielles Application domestiques Application militaire 11

Communication dans Contiki

13 Introduction (2/5)  Augmenter l’autonomie : sur quels paramètres est-il possible d’agir ?  Point de vue « traitement » Modulation, Puissance d’émission, Débit binaire par canal, Nombre de canaux disponibles, Largeur de bande utilisée Système de détection/correction d’erreurs, Système de répétition automatique, Taille des paquets Algorithmes de routage énergétiquement efficaces Accès au média / Physique Liaison Réseau Algorithmes distribués efficaces Application

14 Introduction (3/5)  Augmenter l’autonomie : sur quels paramètres est-il possible d’agir ?  Point de vue « circuit » (f, Vdd) CapteurA/DProcesseurCoprocesseurRadio RAMFlash GénérateurBatterie DC/DC conv. DVS

15 Introduction (4/5)  Interdépendance des paramètres est un casse-tête pour réaliser une optimisation (en se limitant à bas niveau)  Si on augmente le taux de transmission  La probabilité de collision diminue  Le taux d’erreur augmente  La consommation augmente  Si on augmente la puissance de la correction d’erreur  Le taux d’erreur diminue  La probabilité de collision augmente  La consommation augmente  Si on augmente la puissance d’émission  Le taux d’erreur diminue  La probabilité de collision augmente  La consommation augmente

Par l’application – le cas des pingouins… Suivre / surveiller / étudier les pingouins 03/12/ /30

Par l’application – instrumentés… Réseau dense Interférence Routage Multisaut Coopération 03/12/ /30

Par l’application – mais ils vont à la chasse Nouvelle topologie de réseau Éloignement du puits Multisaut 03/12/ /30

Par l’application – réseau peu dense Réseau peu dense Liens directs (plus longs) 03/12/ /30

Par l’application – et pingouins isolés Plus d’accès au réseau On se contente de stocker (veille, réveil des nœuds) Si l’un ne revient pas on perd toutes ses données ? Communication nœud à nœud (comment ?) 03/12/ /30

Conclusion de ce cas particulier Grand nombre de topologies de réseaux rencontrées Quantité de données à transmettre et temps pour les transmettre grandement variable Durée de vie des nœuds de plusieurs années (énergie) Énergie Veille / réveil / hardware / software embarqué Adaptabilité à l’environnement Couche PHY / Couche MAC / Routage / software Robustesse Car si les nœuds ne remplissent pas leur fonction, tout çà ne sert à rien … et je ne parle pas des contraintes d’intégration / de longévité / de robustesse des produits (froid, humidité, résistance aux frottements, poids pour ne pas pénaliser l’animal…) 03/12/ /30

Conclusion et perspectives Les réseaux de capteurs existent et des solutions commerciales sont disponibles. MAIS Nombreux challenges ne sont pas résolus que l’on peut résumer en deux termes : -Énergie -Adaptabilité Les solutions DOIVENT être globales (de la batterie au réseau). Les projets interdisciplinaires. (mais générique ou tournés vers des applications spécifiques ? Les deux seraient bien…) 03/12/ /30